QQ客服 官方微博 反馈留言

题名	新型光、电功能材料研究
作者	王少伟
答辩日期	2003-05-29
文献子类	博士
授予单位	中国科学院研究生院
导师	沈学础
关键词	高介电常数 Bi2ti2o7 光子晶体 光子带隙 Thz
学位专业	微电子学与固体电子学
英文摘要	随着社会的发展，人们对信息传输处理的速度要求越来越高，因此，需要半导体器件的不断小型化以及集成电路集成度的不断提高。这样，半导体器件中最重要的基本元件——MOS器件的栅绝缘层（SiO2）厚度必须随之减薄，从而导致了诸如漏电流增大、器件稳定性变差等问题的出现。解决这些问题的途径之一是采用更高介电常数的材料来代替目前常用的SiO2栅绝缘层，另一种更具前瞻性的可能途径是直接采用速度更快、可操控为无相互作用状态的光子来替代电子进行信息的传输与处理。而光子晶体正是一种象半导体可人工操控电子运动那样可以用来操控光子运动的新型材料。本论文分别从高介电常数材料Bi2Ti2O7和光子晶体两方面入手，在Bi2Ti2O7/半导体薄膜异质结构的制备和物理性能研究、一维无序型光子晶体的设计与制备、二维THz波段光子晶体的理论计算与制备，以及三维红外波段光子晶体的制备方面做了一些工作，取得以下主要结果：一、Bi2Ti2O7/半导体薄膜材料（1）采用CSD法制备出了结晶性较好、（111）择优取向的硅基和砷化镓基Bi2Ti2O7薄膜，并通过红外椭圆偏振光谱进行表征，得到2.8~12.5μm范围内的折射率n和消光系数k等光学常数。（2）对MOS 结构Bi2Ti2O7/Si异质结的C-V测试结果发现，C-V曲线明显向正电压方向偏移，而且具有典型的回线效应。经过一系列±BT实验研究后认为，Bi2Ti2O7薄膜中存在可移动负电荷和固定负电荷，前者相对于外加电场扫描的滞后，是导致Bi2Ti2O7薄膜中回线效应的主要因素；而后者的存在使C-V曲线整体向正电压方向偏移，同时导致Bi2Ti2O7/Si异质结存在大至11V的内建电压，该内建电压可通过±BT实验在1~11V之间调节。 二、光子晶体（1）利用一维无序型的光子晶体，设计了检测闪电用的无序型超窄带通滤光片。透射峰为777.4nm，透射率>97%，半峰宽<0.7nm，Dl/l<9′10-4，除此峰之外，在670~915nm之间高反区的透射率低于1％。理论统计结果显示该膜系的透射峰对±5％的膜厚随机涨落不敏感。实验镀制该膜系，得到透射率为73.6％、半峰宽为1.9nm、高反区域为670~890nm的窄带滤光片。（2）设计出透射峰位分别为闪电光谱中能量最高的两个特征峰777.4nm和822.3nm的双通道超窄带通滤光片。理论统计结果显示当存在±5％膜厚随机涨落时，膜系的性能仍然符合检测闪电光谱的应用要求。（3）设计出9~15mm波段的超窄带通滤光片。其带通峰位可通过调节膜系中共振腔层的厚度来改变，并由此获得一系列透射峰位在该波段的超窄带通滤光片；同时，提出通过“组合离子刻蚀芯片技术”来制备滤光片式分光元件的方案：只需设计一个膜系、进行六次叠加刻蚀和两次镀膜，就可以获得集成64（26）个不同透射峰位超窄带通滤光片单元的面阵。（4）对THz波段正方结构二维矩形柱光子晶体的理论研究发现，这种光子晶体具有明显的透射各向异性。可以通过改变散射元的长宽比来调节不同入射方向的透射特性。（5）采用镀镍光纤排列的方法制备出晶格常数分别为140μm和70μm的THz波段二维光子晶体。对其透射谱研究的结果表明，两种不同晶格常数的光子带隙都可在十个周期内形成，其形成机理以Mie-共振为主导，而且受结构中的无序影响很小。（6）将“高度差”的概念引入到淀积/刻蚀法制备光子晶体的工艺过程中，提出一种新的制备方案，使得只需一道淀积/刻蚀工艺，就能完成多个周期数二维、三维光子晶体的制备。（7）对一系列二维、三维光子晶体的理论研究发现，在固定折射率反差的前提下，只要把它们看作适当的等效一维结构，其光子带隙的变化就符合l/4规则。这对于给定材料（eH、eL固定）的光子晶体的优化设计，以及光子晶体的实际制备都有指导意义。 关键词：高介电常数，Bi2Ti2O7，薄膜，C-V曲线，光子晶体，光子带隙，无序，滤光片，THz，各向异性，l/4
学科主题	红外基础研究
公开日期	2012-06-25
内容类型	学位论文
源URL	[http://202.127.1.142/handle/181331/4035]
专题	上海技术物理研究所_上海技物所
推荐引用方式 GB/T 7714	王少伟. 新型光、电功能材料研究[D]. 中国科学院研究生院. 2003.

个性服务

查看访问统计

相关权益政策

暂无数据

收藏/分享

除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。